電氣伺服控制系統功率轉換裝置的製作方法

2023-07-25 08:31:01 1

專利名稱：電氣伺服控制系統功率轉換裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子應用技術領域，涉及一種功率轉換裝置，具體地說是一種電氣伺服控制系統功率轉換裝置。
背景技術：
電氣伺服控制系統功率轉換裝置在電氣伺服控制系統中起到將控制信號轉換為能夠有效驅動負載工作的電信號，它的性能好壞直接影響到負載工作的可靠性和動態響應特性。
以往的電氣伺服控制系統採用前置驅動模塊和H橋控制功率級作為功率轉換裝置，其中H橋控制功率級採用的是柵極場效應管、二極體和電阻等分立的電子元件構成的電路，電路結構複雜、尺寸大、不宜維護，輸出的電信號可靠性、動態響應特性差。

發明內容
本發明採用了將驅動電路和功率元件集成在一起的脈衝寬度調製型集成功率模塊作為功率轉換裝置器件，目的是提供一種電氣伺服控制系統功率轉換裝置。
本發明包括脈衝寬度調製型功率放大器模塊1、模塊控制電源2、濾波電容3、六反相器4、功率電源5、插座6、濾波電容7和8及續流二極體9、10、11、12。模塊控制電源2的正極與濾波電容3的一端相連，並且與脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的控制電源輸入端相連；模塊控制電源2的負極與濾波電容3的另外一端相連，並且與脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的公共地相連；六反相器4的一級反相輸出端與脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的反相信號輸入端相連；六反相器4的二級反相輸出端與脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的正相信號輸入端相連；脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的H橋電源輸入正端與續流二極體12、10的負極相連，並通過插座6與濾波電容7、8及功率電源5的正極相連，脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的公共地端與續流二極體11、9的負極相連，並通過插座6與濾波電容7、8及功率電源5的負極相連；脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的H橋功率放大器B輸出端與續流二極體12的正極、續流二極體11的負極相連，並通過插座6與電機的一端接線相連，脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的A輸出端與續流二極體10的正極、續流二極體9的負極相連，並通過插座6與電機的另一端接線相連；脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的電流檢測引腳和限流保護及關斷H橋功率電源引腳接地。
本發明工作過程模塊控制電源2經濾波電容3濾波，將幹擾信號隔離，供給脈衝寬度調製型功率放大器模塊1工作電壓，工作電壓為13～17V，功率電源5經濾波電容7、8濾波，為H橋提供16～200V工作電壓，濾波電容7、8起抑制開關期間幹擾的作用。
來自伺服控制器的脈衝寬度調製型脈衝信號經六反相器4整形電路整形，其中一級反相信號送入脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的模擬/數位訊號輸入端，二級反相信號送入脈衝寬度調製型功率放大器模塊1的參考信號輸入端，兩路信號的頻率和幅值相同、相位相差180°，脈衝寬度調製型功率放大器模塊1中的比較器將兩路信號進行比較，輸出能有效驅動電機工作的電信號，驅動信號由A輸出端和B輸出端輸出，輸出狀態僅受比較結果的影響；當脈衝寬度調製型脈衝信號佔空比大於50％時，模擬/數位訊號輸入端電壓高於參考信號輸入端電壓，H橋功率放大器A輸出端電壓高於B輸出端電壓，電機按一個方向轉動；當脈衝寬度調製型脈衝信號佔空比小於50％時，模擬/數位訊號輸入端電壓低於參考信號輸入端電壓，H橋功率放大器A輸出端電壓低於B輸出端電壓，電機按相反方向轉動；電機反向轉動的瞬間，電能由續流二極體11、10釋放；當電機由此轉動方向再次換向的瞬間，電能由續流二極體9、12釋放；當脈衝寬度調製型脈衝信號佔空比為50％時，電機處於「微振」狀態，控制系統勿需克服較大的靜摩擦力矩就能啟動，動態響應快。
本發明採用了脈衝寬度調製型功率放大器模塊作為功率轉換器件，模塊具有將驅動電路和功率元件集成在一起的特點，電路結構簡單、體積小、易於維護；輸入信號採用了雙路、反相的脈衝信號，使功率轉換裝置可以實施全數位化控制，系統有較好的可靠性和動態響應特性。


圖1為本發明電路結構圖，也是說明書摘要附圖。圖中1為脈衝寬度調製型功率放大器模塊，2模塊控制電源，3濾波電容，4六反相器，5功率電源，6插座，7、8濾波電容，9、10、11、12續流二極體。
圖2為本發明電路原理圖。
具體實施例方式
本發明包括脈衝寬度調製型功率放大器模塊1、模塊控制電源2、濾波電容3、六反相器4、功率電源5、插座6、濾波電容7和8及續流二極體9、10、11、12。脈衝寬度調製型功率放大器模塊1選用型號為SA04，它是美國APEX公司生產的脈衝寬度調製型功率放大器系列產品，濾波電容3採用1μF的聚丙烯專用電容，六反相器4選用型號為74HC04，濾波電容7根據負載電流的大小，按10μF/安培的比例選用電解電容，濾波電容8選用5μF的聚丙烯專用電容，續流二極體9、10、11、12選用型號為IN5408。
權利要求
1.一種電氣伺服控制系統功率轉換裝置，其特徵在於它包括脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)、模塊控制電源(2)、濾波電容(3)、六反相器(4)、功率電源(5)、插座(6)、濾波電容(7)和(8)及續流二極體(9)、(10)、(11)、(12)；模塊控制電源(2)的正極與濾波電容(3)的一端相連，並且與脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的控制電源輸入端相連；模塊控制電源(2)的負極與濾波電容(3)的另外一端相連，並且與脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的公共地相連；六反相器(4)的一級反相輸出端與脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的反相信號輸入端相連；六反相器(4)的二級反相輸出端與脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的正相信號輸入端相連；脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的H橋電源輸入正端與續流二極體(12)、(10)的負極相連，並通過插座(6)與濾波電容(7)、(8)及功率電源(5)的正極相連，脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的公共地端與續流二極體(11)、(9)的負極相連，並通過插座(6)與濾波電容(7)、(8)及功率電源(5)的負極相連；脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的H橋功率放大器B輸出端與續流二極體(12)的正極、續流二極體(11)的負極相連，並通過插座(6)與電機的一端接線相連，脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的A輸出端與續流二極體(10)的正極、續流二極體(9)的負極相連，並通過插座(6)與電機的另一端接線相連；脈衝寬度調製型功率放大器模塊(1)的電流檢測引腳和限流保護及關斷H橋功率電源引腳接地。
全文摘要
一種屬於電子學應用技術領域的電氣伺服控制系統功率轉換裝置，包括脈衝寬度調製型功率放大器模塊、模塊控制電源、濾波電容、六反相器、續流二極體、插座、功率電源，由於採用了脈衝寬度調製型功率放大器模塊作為功率轉換器件，模塊具有將驅動電路和功率元件集成在一起的特點，電路結構簡單、體積小、易於維護；輸入信號採用了雙路、反相的脈衝信號，使功率轉換裝置可以實施全數位化控制，系統具有較好的可靠性、穩定性和動態響應特性。
文檔編號H02P27/16GK1750377SQ20041001114
公開日2006年3月22日 申請日期2004年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者陳長青, 王偉國, 李博 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所